螺栓疲勞裂紋擴展怎么監(jiān)測？裂紋監(jiān)測

螺栓在交變載荷下服役，裂紋從萌生到斷裂有一段過程，如果能監(jiān)測到裂紋擴展，就能在斷裂前及時更換。橋梁、風(fēng)電、塔吊上的關(guān)鍵螺栓，越來越多采用裂紋監(jiān)測手段。今天講講螺栓疲勞裂紋怎么監(jiān)測、有哪些方法。

為什么裂紋擴展值得監(jiān)測

螺栓疲勞斷裂分三個階段：裂紋萌生、裂紋擴展、瞬間斷裂。裂紋萌生階段占疲勞壽命的大部分，但看不見摸不著；裂紋一旦擴展，從可檢測到斷裂可能只剩很短時間。對關(guān)鍵設(shè)備來說，能在裂紋擴展早期發(fā)現(xiàn)，就能避免斷裂事故。

以風(fēng)電塔筒螺栓為例，單顆螺栓斷裂可能引起連鎖反應(yīng)，導(dǎo)致整段塔筒螺栓陸續(xù)失效。所以風(fēng)電行業(yè)對關(guān)鍵螺栓都要求定期檢測，就是為了抓住裂紋擴展的窗口期。

常用監(jiān)測方法有哪些

第一，超聲波檢測。這是最常用的方法，探頭貼在螺栓端面，超聲波在螺栓內(nèi)傳播，遇到裂紋會反射，儀器根據(jù)反射波判斷裂紋位置和大小。定期檢測時把測得的波形和基線對比，能看出裂紋是否在擴展。

第二，聲發(fā)射監(jiān)測。螺栓在載荷作用下裂紋擴展時會釋放彈性波，貼在螺栓上的聲發(fā)射傳感器能捕捉到這些信號。這種方法適合在線連續(xù)監(jiān)測，不用停機。

第三，磁粉探傷。適用于鐵磁性材料螺栓的表面和近表面裂紋，裂紋處磁粉會聚集顯示。適合定期停機檢測。

第四，渦流檢測。適合表面裂紋檢測，靈敏度高，但受螺栓幾何形狀影響，校準(zhǔn)麻煩。

第五，應(yīng)變/預(yù)緊力監(jiān)測。間接方法，螺栓松動或裂紋導(dǎo)致預(yù)緊力變化，通過監(jiān)測預(yù)緊力衰減間接判斷螺栓狀態(tài)?，F(xiàn)在有智能墊圈、超聲測力等產(chǎn)品可以做在線監(jiān)測。

怎么判斷裂紋在擴展

單次檢測發(fā)現(xiàn)裂紋，更重要的是看趨勢。連續(xù)兩次檢測對比：裂紋尺寸變大、數(shù)量增多，說明在擴展，要安排更換。裂紋尺寸沒變化，可能是穩(wěn)定裂紋，也要縮短檢測周期持續(xù)監(jiān)控。

超聲檢測時重點關(guān)注裂紋深度和長度，記錄每次的數(shù)據(jù)，畫成裂紋擴展曲線。曲線斜率變陡，說明擴展加速，接近臨界尺寸，必須盡快處理。

監(jiān)測周期怎么定

檢測周期取決于螺栓的重要性和載荷情況。風(fēng)電塔筒法蘭螺栓一般每1-2年做一次全面檢測；橋梁關(guān)鍵節(jié)點螺栓每2-3年檢測一次；高風(fēng)險的可以上在線監(jiān)測系統(tǒng)，24小時監(jiān)控。

還要結(jié)合螺栓的服役年限：新螺栓疲勞壽命長，檢測周期可以長一些；服役十年以上的老螺栓，檢測周期要縮短。載荷波動大的設(shè)備，檢測頻次要提高。

監(jiān)測只是手段，最終目的是在螺栓斷裂前發(fā)現(xiàn)并更換。建立螺栓檢測臺賬，記錄每次檢測數(shù)據(jù)和結(jié)論，形成趨勢判斷，比單次檢測更有價值。

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